王自高，何偉

（1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都 610059；2.中水顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院，昆明 650051）

水電水利工程地質(zhì)災(zāi)害問題分類

王自高1，何偉2

（1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都 610059；2.中水顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院，昆明 650051）

水電水利工程是一項系統(tǒng)工程，涉及地質(zhì)災(zāi)害問題較多。為加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)研究，結(jié)合常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害分類及水電水利工程特點，對水電水利工程地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行系統(tǒng)的分類和描述。成因不同，可分為工程建設(shè)、自然因素及其共同引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害；工程特點及成災(zāi)對象不同，可分為水庫工程、邊坡工程、地基工程、地下工程和移民工程地質(zhì)災(zāi)害。

水電水利；地質(zhì)災(zāi)害；分類；成因；工程

1 前言

地質(zhì)災(zāi)害是由于自然或人為作用，多數(shù)情況下是二者共同作用引起的，在地球表層比較強(qiáng)烈地危害人類生命、財產(chǎn)和生存環(huán)境的巖土體移動事件。地質(zhì)災(zāi)害在成因上具備自然演化和人為誘發(fā)的雙重性，它既是自然災(zāi)害的組成部分，同時又屬于人為災(zāi)害的范疇。在某種意義上，地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類安居的重要因素，同時又具有自然、社會和資源的三重屬性。

隨著國家“西部大開發(fā)”及“西電東送”戰(zhàn)略的實施和深入發(fā)展，西部豐富的水能資源處于全面勘察規(guī)劃及開發(fā)建設(shè)之中，西部已成為中國重要的能源基地，一大批水電工程相繼開工建設(shè)。同時由于水資源分布的不平衡，跨流域、跨地區(qū)引水（調(diào)水）工程越來越多。江河流域是水電資源集中分布的區(qū)域，也是地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)域，隨著水電水利工程建設(shè)規(guī)模越來越大，高壩大庫、深埋隧洞、大跨度地下洞室、長引水工程、深厚覆蓋層壩基、高陡邊坡不斷涌現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)問題越來越突出。水電水利工程是一項系統(tǒng)工程，涉及面廣，影響范圍大，地質(zhì)災(zāi)害類型相對較多，在西部特別是西南水電資源大開發(fā)的背景下，如何緊密結(jié)合水電水利工程實踐與建設(shè)特點，建立地質(zhì)災(zāi)害問題分類系統(tǒng)，對進(jìn)一步的防災(zāi)減災(zāi)研究具有重要的指導(dǎo)意義。

2 水電水利工程建設(shè)特點

水電水利資源具有可再生、無污染、一次開發(fā)后運營成本低等優(yōu)點。水電水利開發(fā)是流域開發(fā)的一個核心內(nèi)容，它常兼顧防洪、航運、灌溉、供水、養(yǎng)殖、旅游等綜合功能，并注重水資源開發(fā)的多重效益，要求具備開發(fā)資源、發(fā)展經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)三大效應(yīng)。水電水利工程是系統(tǒng)工程，涉及影響人類生存、發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境（包括巖石環(huán)境、土環(huán)境和水環(huán)境）問題及生態(tài)環(huán)境（包括自然環(huán)境、工程環(huán)境及社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境）問題，與地質(zhì)災(zāi)害問題密切相關(guān)，并具有以下突出的特點：

（1）為充分利用水能資源，減少淹沒損失，避免過多的形成高壩大庫，降低水電站對河流生態(tài)影響，水電水利資源開發(fā)均采取梯級規(guī)劃、滾動開發(fā)的方式。水電水利工程開發(fā)方式?jīng)Q定了地質(zhì)災(zāi)害的形成與江河流域的自然環(huán)境密不可分。

（2）水電水利工程總是建設(shè)在江河流域之上，都需要修建攔河壩體，在江河上形成數(shù)公里、幾十公里甚至幾百公里長的水體，是改變水流運動的大型土木工程，地質(zhì)災(zāi)害問題不僅涉及樞紐工程（包括邊坡工程、地下工程及地基工程等），還與水庫工程、附屬與臨建工程、移民工程等密切相關(guān)。

（3）水電工程涉及自然科學(xué)、社會科學(xué)、管理科學(xué)與人文科學(xué)等領(lǐng)域，是土木工程、建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、電氣工程、交通運輸工程、環(huán)境工程的集成，與參建各方密切相關(guān)，需進(jìn)行質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制、風(fēng)險控制與協(xié)調(diào)控制。地質(zhì)災(zāi)害問題不僅與自然因數(shù)有關(guān)，還與勘測設(shè)計、施工建設(shè)、運行管理等人為因數(shù)有關(guān)。

（4）每個工程不僅規(guī)模大小、結(jié)構(gòu)形式、功能與作用各不相同，工程地質(zhì)條件及建設(shè)環(huán)境條件也千差萬別。因此地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的類型、特點、規(guī)模和對工程的影響也不盡相同。

（5）水電水利工程由于工程投資大、建設(shè)周期長，所面臨的風(fēng)險也較多，其中包括地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，工程項目從規(guī)劃設(shè)計到生產(chǎn)運行管理，整個生命周期中都必須重視地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理。

（6）水電水利工程開發(fā)建設(shè)是認(rèn)識自然、利用自然、改造自然的過程，只有充分地認(rèn)識自然，才能有效地利用和改造自然。對地質(zhì)災(zāi)害問題的研究只有在正確認(rèn)識地質(zhì)環(huán)境的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合工程特點進(jìn)行分析，才能取得可靠的成果。

3 水電水利工程地質(zhì)災(zāi)害問題分類

水電水利工程建設(shè)涉及地質(zhì)災(zāi)害問題較多，系統(tǒng)分類對深入研究具有重要指導(dǎo)作用。對于水電水利工程地質(zhì)災(zāi)害問題，目前尚無統(tǒng)一的分類，綜合常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害分類及水電水利工程實踐與建設(shè)特點，建立以下兩種分類系統(tǒng)。

3.1 按成因機(jī)制分類

3.1.1 工程建設(shè)直接引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題

工程建設(shè)活動（如壩基開挖、邊坡開挖、地下洞室開挖、人工堆渣、建筑物加載、水庫蓄水等）直接引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題包括如崩塌、滑坡、圍巖坍塌、巖土體大變形、水庫大流量滲漏、庫岸坍塌、滑坡涌浪、水庫誘發(fā)地震、地基（或采空區(qū)）塌陷、基坑大流量涌水等。

3.1.2 工程建設(shè)與自然因素共同引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題

工程建設(shè)與自然因素（如暴雨、洪水、地下水、地震等）共同引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害（如泥石流、山體滑坡、河岸沖刷、地下涌水、突泥、巖爆、地面塌陷等）。其中以汛期洪水地質(zhì)災(zāi)害問題最為突出。

汛期洪水地質(zhì)災(zāi)害問題包括滑坡、泥石流、斜坡滾石、河岸沖刷及其他與洪水相關(guān)的災(zāi)害。眾多水電水利工程施工期曾發(fā)生河岸沖刷坍塌，尤其是在汛期，當(dāng)導(dǎo)流洞或溢洪道泄洪時，出口河岸和下游河道常因沖刷掏蝕而產(chǎn)生塌岸，形成災(zāi)害。

3.1.3 自然因素引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題

自然因素引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害主要為地震地質(zhì)災(zāi)害及超標(biāo)洪水地質(zhì)災(zāi)害，主要是指水電水利工程建設(shè)區(qū)由天然地震活動和極端氣象引發(fā)的對人民生命、財產(chǎn)及工程建設(shè)造成損失的災(zāi)害。包括地震或超強(qiáng)暴雨期間工程區(qū)產(chǎn)生的崩塌、滑坡、塌陷、沙土液化、滾石、泥石流及堰塞湖等次生地質(zhì)災(zāi)害。

地震地質(zhì)災(zāi)害是指在地震力作用下地質(zhì)體變形或破壞，以及水體運動而引起的災(zāi)害。包括地震斷層、崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、砂土液化、軟土震陷、堰塞湖和海（湖）嘯等。另外地震引起的地質(zhì)災(zāi)害問題還有震前、震后引起地面大幅度升降、褶皺、撓曲等構(gòu)造變形及局部陷穴、地裂縫、地下洞室涌水等等。水電水利工程建設(shè)及運行期均可能遭受地震及超標(biāo)洪水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危害。

3.2 按工程建設(shè)特點分類

根據(jù)工程建設(shè)特點、主要工程地質(zhì)問題的性質(zhì)特征及成災(zāi)對象，可將水電水利工程地質(zhì)災(zāi)害問題劃分為水庫工程地質(zhì)災(zāi)害、邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害、地基工程地質(zhì)災(zāi)害、地下工程地質(zhì)災(zāi)害、移民工程地質(zhì)災(zāi)害五大類型，每一類型可根據(jù)成災(zāi)特點進(jìn)一步細(xì)劃。

3.2.1 水庫工程地質(zhì)災(zāi)害問題

水庫工程地質(zhì)災(zāi)害問題指與水電水利工程水庫蓄水及運行相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害問題，涉及水庫淹沒區(qū)、水庫影響區(qū)及移民工程區(qū)，包括由水庫大流量滲漏、庫岸再造、水庫滑坡涌浪、水庫淤積、水庫浸沒、水庫塌陷（包括庫岸巖溶塌陷及采空區(qū)塌陷）、水庫誘發(fā)地震及其他工程地質(zhì)問題等引發(fā)的災(zāi)害。分述如下：

（1）水庫大流量滲漏

幾乎所有水庫都會產(chǎn)生滲漏，只是滲漏量大小不同而已。產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的水庫滲漏通常是指大流量的管道型滲漏或永久性滲漏，即影響到工程安全與效益的滲漏。水庫大流量滲漏地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生于喀斯特地區(qū)和地質(zhì)構(gòu)造（特別是導(dǎo)水?dāng)嗔眩┌l(fā)育的地區(qū)。如云南以禮河水槽子水庫及綠水河水庫蓄水后均產(chǎn)生了向鄰谷的巖溶滲漏，滲漏量達(dá)1.8m3/s～29m3/s；貴州貓?zhí)铀募壦娬荆ㄕ锟谒畮欤┬钏螽a(chǎn)生庫首繞壩巖溶滲漏，滲漏量達(dá)20m3/s，由于流量大、流速高，加之地下管道復(fù)雜，難以封堵，至今仍在低水位運行，已影響正常發(fā)電；陜西耀縣桃曲坡水庫建于“懸河”（懸托型河谷）之上，水庫蓄水后產(chǎn)生庫底滲漏，最大滲漏量達(dá)27.8m3/s，致使庫水漏空 壩前干涸 上游地表水改道

（2）庫岸再造

水庫蓄水后，由于水位抬高，破壞了原有的平衡狀態(tài)，庫岸產(chǎn)生不斷的坍塌破壞。受庫水位升降所引起的動水壓力作用、庫水沖刷、浪蝕作用和岸流作用也將引起一定程度的庫岸再造過程，其達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)庫岸的時間相當(dāng)長。庫岸再造引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害包括塌岸、滑坡、巖（土）體大變形等形式。其中塌岸是庫岸再造最常見的形式，自從1963年瓦依昂水庫失事后，國際上便開始對水庫塌岸引起高度重視。在我國已建的正式蓄水運行的水庫大多數(shù)都存在著塌岸和庫岸再造現(xiàn)象。其中山區(qū)河道型水庫塌岸現(xiàn)象尤為突出。

（3）滑坡與涌浪

水庫區(qū)特別是近壩庫岸大滑坡，是形成水庫涌浪的主要原因。高速突發(fā)型滑坡滑落到水庫時，常激發(fā)很高的涌浪，不僅嚴(yán)重威脅大壩安全，而且對附近庫區(qū)及下游建筑物、城鎮(zhèn)以及過往船只造成極大的危害。如意大利瓦依昂水庫滑坡、湖南柘溪水庫塘巖光滑坡、新灘滑坡及小灣水庫滑坡等均產(chǎn)生涌浪危害。一般大中型水電水利工程，特別是堆石壩工程，若近壩庫岸分布有大的崩塌堆積體、滑坡堆積體或危巖體，均需考慮涌浪的影響和危害。

（4）水庫淤積

山區(qū)河流因暴雨產(chǎn)生泥石流或因土地沙漠化及水土流失，大量泥沙輸入河道，淤積水庫，并在干支流溝口形成洪積扇，隨著水庫回水而后移。庫岸再造也會使水庫產(chǎn)生淤積，既威脅工程的安全，又影響工程的效益。淤積是每一個水庫都會產(chǎn)生的，但淤積的速度有快有慢，淤積的厚度有大有小，這與水庫的地質(zhì)生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)。

（5）水庫浸沒

浸沒主要是由于水庫蓄水或灌溉致使地下水位升高而引起的次生地質(zhì)災(zāi)害。包括建筑物地基浸水沉陷、建筑物倒塌；土壤沼澤化、次生鹽漬化、礦坑充水、道路翻漿等。按成因，浸沒可分為頂托型浸沒和滲漏型浸沒兩種基本類型。浸沒問題常發(fā)生在平原型水庫壩下游，特別是地面高程低于河床的庫岸地段；地下水埋藏較淺，地表水和地下水排泄不暢，補(bǔ)給量大于排出量的庫岸地段；封閉、半封閉洼地或沼澤的邊緣地帶；盆地型水庫邊緣與山前洪積扇直接相接的地段或其他地貌過渡帶。

（6）庫岸塌陷

庫岸塌陷包括水庫巖溶塌陷及庫岸采空區(qū)塌陷。巖溶塌陷按賴以產(chǎn)生的可溶巖類型可分為碳酸鹽巖類塌陷 蒸發(fā)巖類塌陷 巖鹽塌陷 以及可溶性鈣質(zhì)碎屑巖類塌陷。水電水利工程以碳酸鹽巖類塌陷為主，主要見于巖溶發(fā)育較均一、巖溶地下水呈分散網(wǎng)絡(luò)狀分布的地段，如水庫區(qū)巖溶洼地、庫岸地帶及工程區(qū)巖溶地下水的排泄地帶（如斷裂破碎帶、地下河通道帶等）。庫水作用誘發(fā)或加劇巖溶塌陷災(zāi)害。庫岸采空區(qū)塌陷主要是指水庫庫岸礦產(chǎn)（包括煤礦、石膏礦、沙金及其他金屬礦產(chǎn)及等）開采，形成空洞，水庫蓄水后由于庫水浸泡或水位升降導(dǎo)致空洞塌陷而引起地表變形破壞的現(xiàn)象。云南金沙江魯?shù)乩娬?、四川瀑布溝水電站、甘肅寶珠寺水電站、白龍江立節(jié)水電站等都存在過庫岸金洞采空區(qū)塌陷問題或產(chǎn)生過塌陷災(zāi)害。

（7）水庫誘發(fā)地震

水庫誘發(fā)地震到目前為止已發(fā)生100多例，與庫水位的升降與發(fā)震頻度、強(qiáng)度有明顯的相關(guān)性，但誘發(fā)地震的深度一般不超過20km。事實上，并非所有的水庫蓄水都會誘發(fā)地震，發(fā)生與否取決于水庫地質(zhì)環(huán)境條件：庫區(qū)地下有規(guī)模較大的斷層（特別是活動斷層）存在；水庫本身有足夠的庫容量，庫容越大，誘發(fā)地震的可能性越大；從巖性分析看，碳酸鹽巖發(fā)震率最高，塊狀巖體次之，層狀巖體最差；庫區(qū)地形差異大，有溫泉出露和火山活動地段。按照多成因理論，常見的水庫誘發(fā)地震主要有3種類型：構(gòu)造破裂型、巖溶塌陷型和地殼表層卸荷型。

3.2.2 邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害問題

邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害問題指與水電水利工程邊坡施工與運行相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害問題，涉及工程區(qū)邊坡（壩間邊坡、引水渠道邊坡、隧洞進(jìn)出口邊坡、廠房邊坡、開關(guān)站邊坡、鋼管道邊坡、基坑開挖邊坡等）、臨建工程邊坡、進(jìn)場公路邊坡、橋臺邊坡、料場邊坡及堆棄渣場邊坡等，包括崩塌、滑坡、巖（土）體大變形、潛在不穩(wěn)定巖體、坡面泥石流等災(zāi)害。分述如下：

（1）崩塌

崩塌是水電水利邊坡工程建設(shè)中常見的地質(zhì)災(zāi)害。按照崩塌體的規(guī)模、范圍、大小可分為剝落、墜石和崩落等類型。

（2）滑坡

滑坡是水電水利工程建設(shè)中分布面廣、發(fā)生頻繁、產(chǎn)生條件復(fù)雜、作用因素眾多、發(fā)生和運動機(jī)理多變、預(yù)測困難、治理昂貴的重要地質(zhì)災(zāi)害，大部分水電水利工程建設(shè)期間都或多或少發(fā)生過滑坡。工程滑坡多為中小型滑坡。

（3）巖（土）體大變形

邊坡巖（土）體產(chǎn)生大變形包括邊坡下部隆起或潰屈 側(cè)面剪切滑移 上部坐落錯位 后緣或側(cè)向張開拉裂、巖體彎曲傾倒、邊坡支護(hù)體開裂、混凝土擋墻破裂、錨索失效等。不少水電工程邊坡施工期產(chǎn)生過巖（土）體大變形，如南盤江天生橋二級水電站廠房邊坡、小灣水電站壩前飲水溝堆積體邊坡等，對邊坡整體穩(wěn)定構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

（4）潛在不穩(wěn)定體

潛在不穩(wěn)定體是指現(xiàn)狀穩(wěn)定、但穩(wěn)定程度很低，將來有可能產(chǎn)生變形或失穩(wěn)的巖（土）體，包括危巖體、傾倒體和松動體等。危巖體可分為塌滑式危巖和傾倒式危巖兩類。傾倒體是指斜坡上的巖層向坡外彎轉(zhuǎn)傾倒，但變形巖體又未脫離下伏的完整巖體。松動體本質(zhì)上是指因風(fēng)化、卸荷松弛，并在重力作用下，產(chǎn)生變形、折斷、松動、架空但尚未滑動破壞的巖體。潛在不穩(wěn)定巖體需進(jìn)行必要的處理，否則會引發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害。西南多座水電水利工程均涉及傾倒體和松動體問題。如三峽庫區(qū)聚集坊危巖體，進(jìn)行了削方減載、錨索加固及裂縫充填等處理；金安橋水電站兩岸壩頂以上分布的危巖體，設(shè)置了多道被動防護(hù)網(wǎng)。

（5）坡面泥石流

松散巖（土）體邊坡、堆棄渣場邊坡或有堆渣的斜坡，在雨水的沖刷下，形成坡面泥石流，破壞邊坡的完整性，淤積河道、渠道、公路和排水管道，并為溝谷性泥石流的形成提供物源，對工程和人身財產(chǎn)造成危害。不少水電站施工期間曾發(fā)生坡面泥石流，造成人員傷亡或設(shè)備損失。

3.2.3 地基工程地質(zhì)災(zāi)害問題

地基工程地質(zhì)災(zāi)害問題指與水電水利工程地基施工與運行相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害問題，涉及壩基、渠基、廠基、塔基、站基、路基、橋基等，包括地基巖（土）體大變形與滲透破壞、地基大流量滲漏、地基塌陷及地基失效等。分述如下：

（1）地基巖（土）體大變形

地基巖（土）體大變形是水電水利工程常見的地質(zhì)災(zāi)害，包括地基沉降變形、開挖卸荷變形、滑移變形和滲透變形等災(zāi)害，以及特殊土地質(zhì)災(zāi)害（如黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融、沙土液化、淤泥觸變或軟土震陷等）。隨著軟基建壩和軟基工程越來越多，對地基巖（土）體大變形及其災(zāi)害的研究越來越受到重視。

（2）地基大流量滲漏

地基滲漏包括水電水利工程的壩基（肩）滲漏及渠道基礎(chǔ)滲漏。地基滲漏災(zāi)害常指大流量的管道滲漏或使巖土體產(chǎn)生滲透變形、危及工程安全的滲漏。一般巖溶地基 覆蓋層地基 構(gòu)造復(fù)雜地基及可溶性紅層地基處理不當(dāng)易產(chǎn)生滲漏災(zāi)害問題。大范圍或大流量滲漏，不僅影響工程效益，而且會招致地基沉陷和塌陷。如廣西龍江拔貢水電站壩基巖溶滲漏，滲漏量達(dá)23m3/s，建成后一直無法正常運行。

（3）基坑大流量涌水

基坑涌水災(zāi)害是指基坑（包括大壩基坑、廠房基坑等）在開挖過程中因地下涌水量大于抽水量，導(dǎo)致設(shè)備被淹、人員傷亡或影響正常施工的災(zāi)害事故。一般巖溶地區(qū)、含水層淺埋區(qū)、圍堰防滲不到位或失效等，均可能產(chǎn)生基坑大流量涌水災(zāi)害。

（4）地基塌陷

地基塌陷包括溶蝕塌陷及采空區(qū)地面沉陷。地基巖溶塌陷在可溶巖地區(qū)較為普遍，通常是由于覆蓋在隱伏巖溶或強(qiáng)烈溶蝕帶之上的堆積體突然下塌造成，巖溶塌陷的形成是由多種因數(shù)長期互相作用的結(jié)果，除與可溶巖地層有關(guān)外，主要與地下水作用、上覆第四系地層、水動力條件及地震等因數(shù)有關(guān)。如貴州大洞口水庫蓄水后，因壩基滲漏導(dǎo)致壩內(nèi)外坡塌陷，壩體內(nèi)形成7個塌陷漏斗，為保安全，被迫將大壩決口排泄庫水。美國圣·佛蘭西斯重力壩（壩高62.6m），由于壩基礫巖中的石膏被溶解，巖體崩解，產(chǎn)生化學(xué)潛蝕，導(dǎo)致壩基被掏空，造成潰壩事故。

（5）地基失效

地基失效屬地震災(zāi)害，主要發(fā)生在砂、砂壤土和輕質(zhì)砂壤土及軟土地基，特別是河流一級階地和河漫灘地帶，震動液化、軟土震陷、翻砂冒水等導(dǎo)致地基失效（包括地裂縫、錯位、滑坡、不均勻沉降等）。如新疆克孜爾水庫處在強(qiáng)震地區(qū)，1999年3月15日距水庫壩址100km發(fā)生5.6級地震時，引起地基失效導(dǎo)致主副壩肩4個部位裂縫，裂縫深度2～8 m。一般Ⅵ度區(qū)就可產(chǎn)生液化，Ⅶ度區(qū)水工建筑物的震害率達(dá)90%，Ⅷ度區(qū)達(dá)100%。

3.2.4 地下工程地質(zhì)災(zāi)害問題

地下工程地質(zhì)災(zāi)害問題指與水電水利地下工程施工與運行相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害問題，包括坍塌（片幫和冒頂）、巖爆、圍巖大變形、流沙、涌水、地下泥石流及地下水侵蝕等。分述如下：

（1）坍塌

坍塌是開挖面上的巖土體在重力或地應(yīng)力作用下向臨空方向滑落的現(xiàn)象。地下工程建設(shè)中（包括隧道、涵洞開挖、襯砌過程）因設(shè)計、開挖或支護(hù)不合理，常常發(fā)生頂部或側(cè)壁大面積垮塌造成事故。坍塌多發(fā)生在構(gòu)造帶、強(qiáng)烈?guī)r溶發(fā)育地帶、不利結(jié)構(gòu)面組合發(fā)育帶及軟弱巖帶等不良地質(zhì)洞段 圍巖坍塌是水電水利地下工程最常見的地質(zhì)災(zāi)害。

（2）地面塌陷

隧洞進(jìn)出口段、淺覆蓋洞段、巖溶強(qiáng)烈發(fā)育段和大的斷裂帶分布洞段，常因洞內(nèi)塌方不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致地表塌陷。如南盤江天生橋一級水電站導(dǎo)流洞過6＃沖溝地段及工作閘門室交通洞過F15斷層帶、金沙江金安橋水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口段、昆明掌鳩河引水工程過普渡河斷裂帶、南盤江糯租水電站引水洞過小江斷裂帶及云南龍江水電站導(dǎo)流洞穿過斷層交匯帶時等都曾發(fā)生因洞內(nèi)塌方導(dǎo)致地面塌陷的災(zāi)害。

（3）巖爆

巖爆是高應(yīng)力條件下完整脆性硬質(zhì)圍巖失穩(wěn)的一種表現(xiàn)形式，是指地下開挖過程中，洞室圍巖因開挖卸荷、應(yīng)力分異造成巖石內(nèi)部破裂和彈性能突然釋放，而引起的洞壁巖塊爆裂松脫、剝離、彈射乃至拋擲性破壞現(xiàn)象，屬地下采掘地質(zhì)災(zāi)害，具有滯后性、延續(xù)性、衰減性、突發(fā)性、猛烈性、危害性等特點。水電水利工程高地應(yīng)力深埋隧洞越來越多，巖爆問題較為突出。

（4）圍巖大變形

地下工程在施工期及運行期由于主、客觀原因的影響，導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生大變形現(xiàn)象，特別是軟弱圍巖，在巖體重力或地應(yīng)力作用下，易產(chǎn)生物化膨脹、應(yīng)力擴(kuò)容及結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致邊墻內(nèi)鼓、底板隆起、頂板下沉、巖體流變、圍巖松弛、支護(hù)體開裂、混凝土襯砌破裂等。

（5）流沙

當(dāng)?shù)叵鹿こ掏ㄟ^如砂土層、硬脆碎地層（如白云巖）斷層破碎影響帶及構(gòu)造擠壓帶等時，由于顆粒細(xì)而均勻，含泥量低，十分松散，一旦被地下水飽和，極易被沖刷和淘蝕，當(dāng)有水頭差作用時，易發(fā)生潛蝕和管涌，形成流沙。昆明掌鳩河引水工程上公山隧洞中后段通過近水平狀白云巖，地下水位普遍高于洞頂，在揭露斷層或擠壓破碎帶時，時常發(fā)生涌水伴流沙現(xiàn)象，堵塞工作面，或在洞壁形成空洞，洞頂產(chǎn)生塌方，給施工造成很大困難，不得不進(jìn)行超前固結(jié)灌漿并加強(qiáng)支護(hù)處理。

（6）涌水

涌水指地下洞室施工過程中，穿過含水或透水巖層所發(fā)生的地下水向洞內(nèi)冒出或突然噴出，對工程或施工設(shè)備與人員造成危害的現(xiàn)象。包括兩種情況，一為長時涌水，流量大且流量較穩(wěn)定，一般在地下工程揭穿較大的含水層或地下巖溶管道時產(chǎn)生，喀斯特地區(qū)多發(fā)，處理難度較大；一種為短時涌水或稱突水 流量先大后小 一般在地下工程揭穿斷層帶或脈狀裂隙承壓含水層時產(chǎn)生，由于突發(fā)性強(qiáng)，危害較大。其中深埋特長隧道（洞）施工涌水是隧道（洞）施工中所面臨的最主要地質(zhì)災(zāi)害。隧道施工涌水不僅降低圍巖穩(wěn)定性，而且給施工帶來很多不良影響，特別是在有大量高壓涌水的情況下，常常釀成重大事故。而且為了解決地下水災(zāi)害問題，采用過量排放又會給隧道經(jīng)過地段帶來生態(tài)環(huán)境問題。

（7）地下泥石流（突泥）

在地下洞室施工過程中，在地下水豐富的裂隙巖體內(nèi)穿過充填泥質(zhì)物的溶洞或含泥量較大的斷層破碎帶等地段時會發(fā)生突然的大量冒泥現(xiàn)象（突泥）。在構(gòu)造破碎帶，巖體風(fēng)化劇烈，巖體破碎，常形成地下水富集，施工中易產(chǎn)生滲水問題，嚴(yán)重時會產(chǎn)生突水、突泥問題，形成地下泥石流。掌鳩河引水供水工程穿越普渡河斷裂帶時，先后產(chǎn)生了4次大的地下泥石流災(zāi)害，最大的一次約2 500m3，淤滿240 m長已開挖洞段，不得不采用管棚法施工，邊開挖邊襯砌通過。

3.2.5 移民工程地質(zhì)災(zāi)害問題

移民工程是指由于建庫移民而引起的庫區(qū)經(jīng)濟(jì)地理結(jié)構(gòu)的調(diào)整所涉及的工程。包括移民安置工程和配套建設(shè)工程，如移民安置場地建設(shè)、公路建設(shè)及生產(chǎn)生活設(shè)施建設(shè)。

由于人口向庫岸集中或工程區(qū)緩坡地帶集中，單位地質(zhì)環(huán)境負(fù)荷量增大，人類地質(zhì)作用對環(huán)境的改造迅猛增強(qiáng)、加深。涉及到的地質(zhì)災(zāi)害問題主要包括滑坡、崩塌、泥石流、庫岸坍塌、巖溶塌陷、采空區(qū)地表大變形及塌陷、地震及地震效應(yīng)、建筑物地基大變形等方面。移民工程本身是一個十分龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。如三峽工程的水庫移民，在貧困山區(qū)，涉及10多個縣近100萬人口的規(guī)模，在一個時間相對短暫、空間相對狹小集中的環(huán)境里實施，必將多方面、大規(guī)模地急劇影響地質(zhì)環(huán)境，使之迅速大幅度進(jìn)行調(diào)整，難免與地質(zhì)環(huán)境的質(zhì)量和容量發(fā)生尖銳矛盾，地質(zhì)災(zāi)害問題不容忽視。除了移民工程建設(shè)過程中的地質(zhì)災(zāi)害以外，遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害對移民工程的影響尤其值得關(guān)注。

4 結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害總是受所在自然地質(zhì)環(huán)境控制，與工程建設(shè)特點及工程地質(zhì)問題密切相關(guān)。水電水利工程是系統(tǒng)工程，涉及影響人類生存、發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境問題及生態(tài)環(huán)境問題，地質(zhì)災(zāi)害問題除與客觀地質(zhì)環(huán)境有關(guān)外，還與勘測設(shè)計、施工建設(shè)、運行管理等人為因數(shù)有關(guān)，有地質(zhì)問題不一定產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害，而有地質(zhì)災(zāi)害也不一定就存在地質(zhì)問題。水電水利工程建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害問題較多，主要涉及與巖土體穩(wěn)定、施工安全及對工程的影響等相關(guān)問題。結(jié)合工程建設(shè)特點對水電水利工程地質(zhì)災(zāi)害問題進(jìn)行系統(tǒng)分類，對深入開展水電水利工程防災(zāi)減災(zāi)研究具有重要指導(dǎo)作用。

［1］王自高，錢康，楊海江.天生橋一級水電站水庫環(huán)境工程地質(zhì)問題分析［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報，2001，28（增）：19－24.

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［3］王自高.天生橋一級水電站水庫滑坡塌岸影響區(qū)勘察［M］.中國水利發(fā)電年鑒，2002.6.

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CLASSIFYING GEO－HAZARDS IN RELATION TO HYDROPOWER AND WATER RESOURCES ENGINEERING

Wang Zi－gao1，He Wei2
（1.College of Environmental ＆ Civil Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Hydro－china Kunming Engineering Corporation，Kunming 650051，China）

The systematic hydropower and water resources project involves kinds of geo－h(huán)azards.To strengthen the study of hazard prevention and mitigation，such problems are classified and described in reference to the conventional geo－h(huán)azard classification.They are classified into geo－h(huán)azards caused by construction，natural factors and both，while in accordance with engineering characteristics and affected objects they have reservoir engineering，slope engineering，foundation engineering，underground engineering and migration engineering types.

hydropower and water resources；geo－h(huán)azard；classification；cause；engineering

P642

A

1006－4362（2011）04－0035－06

2011－05－04 改回日期：2011－08－12

王自高（1963－ ），男，工程碩士，教授級高級工程師，主要從事水電水利工程地質(zhì)勘察工作。